JP5572491B2 - 人工膝関節置換手術時に使用される骨切除治具 - Google Patents

Description

本発明は、人工膝関節置換手術時に使用される骨切除治具に関するものである。

膝関節が変形性膝関節症、関節リウマチ、骨腫瘍を罹患したり、外傷等を負った場合には、大腿骨と脛骨の端部の関節部の損傷を受けた部分を切除し、この部分に人工膝関節を置換することが行われている。この人工膝関節は、従来からあるように、内外二つの顆部を有する大腿骨部材と、この二つの顆部をそれぞれ回動可能に収受する関節プレートを有する脛骨部材との組み合わせからなるが、これらの顆部と関節プレートとで構成される人工膝関節は、生体膝関節と同等な動きをするのが望ましい。

ところで、大腿骨と脛骨とは多数の靱帯で繋がっており、伸展、屈曲はこれら靱帯の緊張、弛緩によって引き起こされる。殊に、緊張に際しては、伸展位の場合と屈曲位の場合において同じ緊張力が生ずるのが好ましい上に、屈曲位にする場合に疼痛を伴わないでスムーズに動くことが要求される。また、日本人は正座をすることが多いから、深屈曲も可能になる必要がある。このため、下記特許文献１には、伸展位と屈曲位とで同じ緊張力になることを確認して骨切除範囲を設定する骨切除治具が提案されている。

ところが、この先行技術の発明は、伸展位と屈曲位とで靱帯の緊張力を確認（測定）するため、操作が面倒で手術時間がかかるものになっている。また、構造が複雑で多くの可動部分や調整部分を有しており、煩雑で熟練を要する多くの操作を必要とする。さらに、重量も重く、価格も高いものになっている。

特開２００７−７５５１７号公報

本発明は、伸展位と屈曲位での靱帯の緊張力は両位での骨切除範囲（間隔）を同じにすれば、同じ緊張力を派生できるとする原則に基づいた骨切除具を提案するものであり、極めて簡単な構造で安価なものにしたものである。しかも、操作に熟練さを要求されず、手術時間も短くできて患者の負担を軽減するものである。

以上の課題の下、本発明は、請求項１に記載した、伸展位で大腿骨の遠位端の端部と脛骨の近位端の端部を水平に骨切除した後、屈曲位で大腿骨の遠位端の後部を切除する際に用いられる人工膝関節置換手術時に使用される骨切除治具であり、この治具が、グリップの他端側に縦孔を有するホローボックスが形成され、ホローボックスから大腿骨と脛骨との間の切除部分に挿入される基準スペーサ部が延設されたスペーサブロックと、屈曲位のときに縦孔に挿入され、基準スペーサ部上を他端側に延びて大腿骨の遠位端の端部の切除面に接触し、前方から差し込まれて大腿骨の遠位端の端部の切除面に刺入されるリファレンスピンをガイドするガイド孔が形成されたリファレンスピンガイドと、スペーサブロックをリファレンスピンを残して大腿骨と脛骨の間から抜去した後にリファレンスピンのガイド孔をガイドとして挿入され、大腿骨の端部の遠位端の切除面に当接して大腿骨の遠位端の後部の切除面を指標する指標部が設けられたエイムとからなることを特徴とする人工膝関節置換手術時に使用される骨切除治具を提供したものである。

また、本発明は、以上の骨切除治具において、請求項２に記載した、グリップの軸芯が基準スペーサ部の中心を通っているとともに、グリップのホローボックス辺りが膝蓋腱を邪魔にならない位置に交わせるよう軸芯に対してずれている手段、請求項３に記載した、大腿骨の遠位端の端部の切除面と後部の切除面が直角若しくは鈍角又は鋭角に設定される手段、請求項４に記載した、ガイド孔が水平に左右二個設けられている手段、請求項５に記載した、指標部がエイムに種々のレベル・角度で形成される透孔である手段、請求項６に記載した基準スペーサ部上に伸展位における大腿骨と脛骨の遠位端を切除した間隔を測定するために一又は複数の付加スペーサが重ねられる手段を提供する。

請求項１の発明の骨切除治具によると、主たる構成要素は、大腿骨と脛骨の切除部分に挿入されるスペーサブロックと、屈曲位を正確に設定するリファレンスピンガイドと、大腿骨の遠位端の後部の切除範囲を設定するエイムとからなる極めて少ないもので足り、かつ、それぞれの構成要素の構造も簡単なものになる。したがって、部品点数も少なく、軽量、安価であり、また、操作も簡単で熟練を要しないものになる。

請求項２の手段によると、スペーサブロックの挿入時にホローボックスが視界を妨げない。請求項３の手段によると、人工膝関節の遠位端の端部と後部の角度を大腿骨側部材の形状に合わせたものにでき、大腿骨側部材を正確、確実に装填できる。請求項４の手段によると、リファレンスピンガイドを水平である正規の姿勢に正確にセットできる。請求項５の手段によると、大腿骨の遠位端の後部を種々のレベルや角度の切除面に設定できる。請求項６の手段によれば、大腿骨の遠位端と脛骨の近位端を所定量切除した後、スペーサブロックの基準スペーサ部を挿入したままで大腿骨を９０°屈曲できる。

スペーサブロックの斜視図である。 スペーサブロックの平面図である。 スペーサブロック、リファレンスピンガイド及びリファレンスピンとの関係を示す斜視図である。 伸展位における骨切除の状態を示す説明図である。 伸展位における骨切除の状態を示す説明図である。 伸展位における骨切除の状態を示す説明図である。 伸展位における骨切除の状態を示す説明図である。 スペーサブロックと付加スペーサとの関係を示す斜視図である。 スペーサブロックを伸展位において大腿骨と脛骨の骨切除部分に挿入した状態を示す側面図である。 スペーサブロックを屈曲位において大腿骨と脛骨の骨切除部分に挿入した状態を示す側面図である。 スペーサブロックにリファレンスピンガイドを取り付け、リファレンスピンガイドにリファレンスピンを挿入する状態を示す側面図である。 スペーサブロックからリファレンスピンガイドを除去した状態を示す側面図である。 リファレンスピンをガイドとして照準器を取り付けた状態を示す側面図である。 照準器の正面図である。 屈曲位において大腿骨の後面を切除した状態を示す側面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明に係る人工膝関節置換手術時に使用される骨切除治具（以下、治具という）の主体をなすスペーサブロック１の斜視図、図２は平面図、図３はスペーサブロック１、リファレンスピンガイド２及びリファレンスピン３の斜視図であるが、以下に前後、上下及び左右という方向を指称することがあるが、これは立ち姿の膝を正面及び外側面から見た状態を基準としたもので、前部とは膝の前面（膝蓋骨側）であり、上部とは大腿骨側であり、左右とは左膝であれば左部は外側のことである。

スペーサブロック１は、切除した大腿骨４の遠位端と脛骨５の近位端の切除部分に挿入するものであってリファレンスピンガイド２を支持するものであり、前方からグリップ６と垂直な縦孔７ａを有するホローボックス７及び基準スペーサ部８とからなる。このうち、グリップ６は施術者が持つ把手であり、中心に下肢とのアライメントを図る複数の垂直孔６ａが設けられている。ホローボックス７の縦孔７ａはリファレンスピンガイド２を挿入するためのものであって、リファレンスピンガイド２が回転しないように角孔に形成されている。リファレンスピンガイド２は、縦孔７ａにその脚２ａが挿入されて支持されるものであり、大腿骨４の遠位端の端部を脛骨５の近位端の端部に対して９０°屈曲させるとともに、リファレンスピン３を挿入するためのガイドとなるものであり、そのためのガイド孔９が形成されているものである。

これにおいて、グリップ６の軸芯６は基準スペーサ部８の中心を通っているが、ホローボックス７は、これに装着される後述するエイムの照準性を高めるために膝関節の直前にセットされていることから、グリップ６のホローボックス７辺りは膝蓋腱を目視や操作の邪魔にならない位置に保持するために軸芯からずらせている（膝蓋腱は偏心外側に保持する）。これに伴い、リファレンスピンガイド２は脚２ａに対して軸芯側に偏心しており、脚２ａを縦孔７ａに挿入すると、リファレンスピンガイド２は基準スペーサ部８に正対するようになっている。

この他、基準スペーサ部８の先端（膝からいえば後部）に切欠部８ａを形成している。膝関節を人工膝関節に置換する場合、後十字靱帯（ＰＣＬ）は正常な状態で残っている場合が多く、この場合は、ＰＣＬを温存している。そこで、切欠部８ａを設けて、仮にＰＣＬが温存されていても、これと干渉しないようにしているのである。一方、リファレンスピン３はリファレンスピンガイド２のガイド孔９に挿入されて大腿骨４の遠位端４ａの端部の切除面に刺入されるピンのことである。なお、ホローボックス７にリフアレンスピンガイド２の脚２ａをクランプする固定ネジ１０を取り付けているが、これらホローボックス７及び固定ネジ１０は脛骨５から外れたその前方に設置するのはいうまでもない。

次に、以上の各要素を用いて膝関節に人工膝関節を置換する手術について、図４〜図７に従って説明する。膝関節は伸展位のときに略１８０°になっており（図４）、まず、大腿骨４の遠位端４ａの端部をＡだけ切除する（図５）。このＡは損傷の程度、年齢、体格等を考慮して施術者が決定する。次に、脛骨５の近位端５ａの端部をＢだけ切除するのであるが（図６）、このＢは損傷の程度にもよるが、Ａとの関係で装填しようとする人工膝関節の形状・サイズにも基づくものである。以上により、大腿骨４の遠位端４ａの端部と脛骨５の近位端５ａの端部はＡ＋Ｂ＝Ｃの範囲に亘って切除されたことになる（図７）。この場合、大腿骨４側と脛骨５側の切除面Ｆ_H とＴ_H は水平で平行にするのが通常であるから、切除時に適当な治具（図示省略）を用いることがある。

次いで、この状態で大腿骨４の遠位端４ａの端部と脛骨５の近位端５ａの端部との切除間隔Ｃが術前に想定した値になっているかどうか（予定した形状・サイズの人工膝関節を装填できるかどうか或いはどの形状・サイズの人工膝関節を適用するかどうか）を確認する。それには、多くの場合、スペーサブロック１の基準スペーサ部８に一又は複数の付加スペーサ１１を重ね（図８）、その厚みをもって大腿骨４側と脛骨５側の切除間隔Ｃを測定し、予定している人工膝関節の適用の是否を判断する（図９）。ところで、付加スペーサを重ねるのは、後述する理由によって基準スペーサ部８だけでは厚みが足りないからである。

これが確認できたなら、付加スペーサ１１を取り除き、大腿骨４を屈曲位にする（図１０）。付加スペーサ１１を取り除くのは、大腿骨４の遠位端４ａの後部は太くなっており、これを取り付けたままでは大腿骨４を屈曲位にできないからである。しかし、基準スペーサ部８は大腿骨４側と脛骨５側の切除間隔Ｃに余裕をもって挿入できる厚みにしてあるから、これを取り除くと、大腿骨４を屈曲位にできる。次に、リファレンスピンガイド２をスペーサブロック１の縦孔７ａに上方から挿入し、その後面２ｂを大腿骨４の遠位端の端部の切除面Ｆ_H に接触させる（図１１）。これは大腿骨４を脛骨５に対して９０°に屈曲させるためである。なお、深屈曲が可能なように屈曲角度を９０°以上にすることもある。したがって、リファレンスピンガイド２の脚２ａと後面２ｂとの角度はこの角度に合わせて設定してある。

以上が設定できたなら、リファレンスピン３は残したままでリファレンスピンガイド２を上方に引き抜くとともに、スペーサブロック１を前方に引き抜く（図１２）。そして、リファレンスピン３に対してエイム（照準器）１２を前方から挿入する（図１３）。エイム１２は正面視角形をしたもので（図１４）、リファレンスピン３が挿入できるガイド孔１３が形成され、その後面２ｂは平坦になっており、この面を大腿骨４の遠位端４ａの端部の切除面Ｆ_H に当接する。エイム１２には大腿骨４の遠位端４ａの次の切除部位である後部の切除面Ｆ_R を指標する指標部１４が形成されている。

この場合の指標部１４はカッター、ケガキ針、ゲージ及びドリル等が入る小さな透孔や横長透孔（スリット）である。そこで、このスリット１４にカッター等を挿入し、大腿骨４の遠位端４ａの後部に予め設定した切除面Ｆ_R となるラインに印を付ける。そして、この印を基準にして後部を切断すれば、後部は切除面Ｆ_R で切断される。この場合、大腿骨４の遠位端４ａの端部の切除面Ｆ_H と後部の切除面Ｆ_R とは原則的には直角になるが、人工膝関節の形状・サイズによっては鈍角又は鋭角になることがある。

エイム１２には大腿骨４の遠位端４ａの更に次の切除部位である前部を切断する指標となるスリット１５も形成されている。すなわち、エイム１２の上部に上記した透孔や横長透孔が形成してあり、ここからカッター等を挿入して遠位端４の前部の切除面Ｆ_F となるラインに印を付ける。そして、この印に沿って切除面Ｆ_F で切除する。なお、この切除面Ｆ_F は端部の切除面Ｆ_H に対して上方がやや高くなるよう（鈍角）に傾斜させている場合が多い。人工膝関節の大腿骨部材への装填性を高めるためである。

さらに、エイム１２には、各切除面Ｆ_H 、Ｆ_F 、Ｆ_R のコーナーを面取りするために上方及び下方に斜めに形成された孔等からなるスリット１６も形成されており、これを目印にコーナーを切断すれば、図１５に示される多角形の姿に骨切りされる。この面取りは、大腿骨部材に対する装填性を高めるためである。最後に大腿骨部材と脛骨部材を装填して手術は終わるが、このときの大腿骨部材と脛骨部材は、損傷の程度、年齢、体格等を考慮して様々の形状・サイズが選択されるのは上記したとおりである。なお、以上は右膝の人工関節置換であるが、左膝の場合はスペーサブロック１を反転させて使用すればよい。

１ スペーサブロック
２ リファレンスピンガイド
２ａ 〃 の脚
２ｂ 〃 の後面
３ リファレンスピン
４ 大腿骨
４ａ 〃 の遠位端
５ 脛骨
５ａ 〃の近位端
６ グリップ
６ａ 〃 の孔
７ ホローボックス
７ａ 〃 の縦孔
８ 基準スペーサ部
８ａ 〃 の切欠部
９ ガイド孔
１０ 接続軸
１１ 付加スペーサ
１２ エイム
１３ 挿入孔
１４ 指標部（スリット）
１５ 〃
１６ 〃

Claims (6)

1. 伸展位で大腿骨の遠位端の端部と脛骨の近位端の端部を水平に骨切除した後、屈曲位で大腿骨の遠位端の後部を切除する際に用いられる人工膝関節置換手術時に使用される骨切除治具であり、この治具が、グリップの他端側に縦孔を有するホローボックスが形成され、ホローボックスから大腿骨と脛骨との間の切除部分に挿入される基準スペーサ部が延設されたスペーサブロックと、屈曲位のときに縦孔に挿入され、基準スペーサ部上を他端側に延びて大腿骨の遠位端の端部の切除面に当接し、前方から差し込まれて大腿骨の遠位端の端部の切除面に刺入されるリファレンスピンをガイドするガイド孔が形成されたリファレンスピンガイドと、スペーサブロックをリファレンスピンを残して大腿骨と脛骨の間から抜去した後にリファレンスピンのガイド孔をガイドとして挿入され、大腿骨の端部の遠位端の切除面に接触して大腿骨の遠位端の後部の切除面を指標する指標部が設けられたエイムとからなることを特徴とする人工膝関節置換手術時に使用される骨切除治具。
2. グリップの軸芯が基準スペーサ部の中心を通っているとともに、グリップのホローボックス辺りが膝蓋腱を邪魔にならない位置に交わせるよう軸芯に対してずれている請求項１の人工膝関節置換手術時に使用される骨切除治具。
3. 大腿骨の遠位端の端部の切除面と後部の切除面が直角若しくは鈍角又は鋭角に設定される請求項１又は２の人工膝関節置換手術時に使用される骨切除治具。
4. ガイド孔が水平に左右二個設けられている請求項１〜３いずれかの人工膝関節置換手術時に使用される骨切除治具。
5. 指標部がエイムに種々のレベル・角度で形成される透孔である請求項１〜４いずれかの人工膝関節置換手術時に使用される骨切除治具。
6. 基準スペーサ部上に伸展位における大腿骨と脛骨の遠位端を切除した間隔を測定するために一又は複数の付加スペーサが重ねられる請求項１〜５いずれかの人工膝関節置換手術時に使用される骨切除治具。